[實(shí)用新型]一種雙曲余弦三維波紋鋼板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320039948.9
• 申請(qǐng)日: 2013-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203413334U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚煥忠;林茂光;韓國(guó)建;邊振江;程國(guó)亮;楊進(jìn)勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍工程設(shè)計(jì)研究局;中國(guó)人民解放軍廣州軍區(qū)空軍工程建設(shè)局
• 主分類號(hào): F16S1/00
• 分類號(hào): F16S1/00
• 代理公司: 國(guó)防專利服務(wù)中心 11043
• 代理人: 劉曉鵬;胡永貴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄壁鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別是涉及一種三維波紋鋼板。

背景技術(shù)

現(xiàn)有壓型鋼板是根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)的規(guī)定生產(chǎn)的，鋼板厚度通常在0.4-1.6mm之間，斷面形式為梯形、矩形等折線型，采用鎖邊連接方法，剛度和強(qiáng)度較低，與被覆鋼筋混凝土連接困難，不宜作為大跨度防護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯。

2001年，空軍工程設(shè)計(jì)研究局等單位研制了一種三維波紋鋼單元板(劉啟川等，中國(guó)實(shí)用新型專利，專利號(hào)CN2430490)，該單元板截面為圓弧形，兩側(cè)各有小圓弧形掛耳用于連接。該單元板可作為大跨度防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)襯，較好解決了與上部混凝土連接問(wèn)題，提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)抗震塌能力。但是試驗(yàn)和理論分析表明，圓弧形單元板存在兩個(gè)方面的不足：一是從強(qiáng)度和剛度等靜載力學(xué)性能來(lái)看，在相同材料用量的前提下，圓弧形截面并非較優(yōu)的截面形式，存在剛度和強(qiáng)度更優(yōu)的截面形式；二是從抗爆炸局部荷載作用來(lái)看，圓弧形三維波紋鋼板與上部鋼筋混凝土復(fù)合截面的最小抵抗線位于中波處，而大波處較厚的鋼筋混凝土則難以有效發(fā)揮性能，從而造成大量鋼筋混凝土材料的浪費(fèi)。同時(shí)，由于圓弧形波紋鋼板兩側(cè)小圓弧掛耳的曲率半徑過(guò)小，在承受爆炸應(yīng)力波荷載時(shí)存在較大的應(yīng)力集中，在試驗(yàn)中表現(xiàn)為此處易產(chǎn)生大量連接螺栓被剪斷，內(nèi)襯鋼板被拉裂等破壞現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種抗彎剛度、屈曲穩(wěn)定性及抗爆性能綜合較優(yōu)的三維波紋鋼板。

本實(shí)用新型的鋼板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長(zhǎng)在600-1000mm之間，波高在200-500mm之間。

上述鋼板可以在縱向長(zhǎng)度方向具有曲率半徑在3000-30000mm之間的波紋。鋼板四周布置可以有螺栓孔，相鄰鋼板通過(guò)在螺栓孔內(nèi)安裝螺栓可以在縱向或橫向相互搭接。

本實(shí)用新型克服了圓弧形三維波紋鋼板存在的不足，抗彎剛度、屈曲穩(wěn)定性及抗爆性能三者綜合較優(yōu)。

附圖說(shuō)明

圖1雙曲余弦三維波紋鋼板俯視圖

圖2雙曲余弦三維波紋鋼板主視圖

圖3雙曲余弦三維波紋鋼板右視圖

具體實(shí)施方式

根據(jù)薄壁拱形結(jié)構(gòu)屈曲機(jī)理及爆炸應(yīng)力波傳播原理，采用理論計(jì)算和動(dòng)力有限元分析方法，提供的一種雙曲余弦三維波紋鋼板。

圖1、圖2、圖3分別為雙曲余弦三維波紋鋼板的俯視圖、主視圖和右視圖。板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長(zhǎng)在600-1000mm之間，波高在200-500mm之間；板縱向長(zhǎng)度方向有小波紋，調(diào)整小波紋之波深、波距可使板縱向形成不同曲率的弧形，其曲率半徑在3000-30000mm之間；板四周有螺栓孔。

由理論計(jì)算得到，在單位面積用鋼量相同的條件下，雙曲余弦三維波紋鋼板的抗彎剛度是圓弧形波紋鋼板的1.43倍；與鋼筋混凝土形成復(fù)合截面時(shí)，在混凝土用量相等的條件下，雙曲余弦三維波紋鋼板復(fù)合截面抗彎剛度是圓弧形波紋鋼板復(fù)合截面的1.33倍；在單位面積平均抗彎剛度相等的條件下，雙曲余弦波紋鋼板復(fù)合截面的混凝土用量和鋼板用量分別是圓形波紋鋼板復(fù)合截面的0.9倍和0.8倍。

由靜力試驗(yàn)表明，雙曲余弦三維波紋鋼板結(jié)構(gòu)完全能承受相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的風(fēng)、雪荷載及施工荷載的最不利作用，具備較高的強(qiáng)度、剛度和屈曲穩(wěn)定性，可滿足作為自承載結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)襯的要求。由大口徑實(shí)彈攻擊試驗(yàn)表明，雙曲余弦三維波紋鋼板作內(nèi)襯的鋼筋混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，動(dòng)應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯改善，波紋鋼板與鋼筋混凝土結(jié)合緊密，復(fù)合結(jié)構(gòu)整體受力作用十分顯著，抗局部震塌破壞能力明顯提高。由動(dòng)力有限元對(duì)同厚度復(fù)合結(jié)構(gòu)分析得到，在相同爆炸應(yīng)力波荷載作用下，雙曲余弦三維波紋鋼板上最大應(yīng)力僅是圓弧形波紋鋼板上最大應(yīng)力的0.36倍。

在某種大跨度防護(hù)結(jié)構(gòu)上使用的雙曲余弦三維波紋鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)與圓弧形三維波紋鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)相比，在同抗力條件下，可節(jié)省鋼材20％，節(jié)省鋼筋混凝土10％。

下面為一個(gè)具體實(shí)施例：首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定平鋼板尺寸和厚度，厚度通常為1.5-5.0mm之間，然后將平鋼板送入軋制生產(chǎn)線。第一道工序沖螺栓孔；第二道工序軋邊；第三道工序卷弧；第四道工序軋波型，使板橫斷面為余弦波形(或正弦波形)，波長(zhǎng)在600-1000mm之間，波高在200-500mm之間；第五道工序軋小波紋，調(diào)整小波紋波距和波深，使板縱向形成不同曲率弧形，曲率半徑在5000-30000mm之間。板縱向相互重疊搭接，用螺栓連接，橫向相互重疊搭接，用螺栓連接，可構(gòu)成不同跨度、不同矢高、不同曲線形式的拱形結(jié)構(gòu)。